ÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: PHÂN DẠNG VÀ GIẢI BÀI TẬP THEO CHUYÊN ĐỀ HIDROCACBON I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hoá học là bộ môn khoa học tự nhiên có vai trò quan trọng cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản và thiết thực, rèn luyện cho học sinh óc tư duy sáng tạo và khả năng trực quan nhanh nhạy. Hình thành cho các em những phẩm chất cần thiết như cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu thích khoa học. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, do đó dạy và học hóa học không chỉ dừng lại ở việc truyền đạt và lĩnh hội kiến thức khoa học mà còn phải nâng cao tính thực tiễn của môn học: rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo thực hành, nâng cao khả năng vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sản xuất. Trong dạy học hóa học, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để các em học sinh thu nhận kiến thức, củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nâng cao năng lực nhận thức. Tuy nhiên việc bố trí thời lượng trong làm bài cho phần kiến thức, bài tập hóa học rất ít đặc biệt với các bài tập trắc nghiệm. Hiện nay các bài tập trắc nghiệm hóa học rất đa dạng, đây là kho bài tập phong phú nhưng cũng gây không ít khó khăn cho học sinh, các em không thể tự nhận dạng và phân tích bài toán theo hướng hợp lí. Do vậy đa số học sinh hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù hợp. Theo yêu cầu của ngành giáo dục về “Đổi mới cách dạy học và phương thức kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh trong dạy học hóa học ở trường THPT” theo đó các nội dung được chia thành các chuyên đề có liên quan. Mỗi nội dung không quy định số tiết chương trình mà chú trọng vào việc phân tích, tổng hợp kiến thức theo mỗi chuyên đề. Nên học sinh cần nắm được bản chất vấn đề của đề bài để từ đó đưa ra phương pháp giải tối ưu nhất. Trong quá trình dạy học, tôi luôn hướng học sinh tới việc vận dụng và kết hợp các phương pháp để giải nhanh phân dạng và theo chuyên đề, chính xác bài tập trắc nghiệm khách quan và bước đầu học sinh đã biết cách vận dụng vào việc giải các bài tập một cách nhanh chóng và hiệu quả. Trong phạm vi giới hạn của đề tài này tôi xin trình bày một số kĩ năng và phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm hóa học theo chuyên để Hidrocacbon, dựa vào định luật bảo toàn khối lượng kết hợp một số phương pháp giải nhanh bài tập hóa học như phương pháp sơ đồ đường chéo, phương pháp bảo toàn số mol liên kết π , phương pháp lập tỉ lệ mol chất phản ứng, phương pháp bảo toàn nguyên tố,... II. CỞ LÝ LUẬN THỰC TIỄN Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy rằng các bài tập trắc nghiệm khách quan giúp cho việc kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh một cách nhanh chóng, khách quan. Giúp học sinh rèn luyện và phát triển khả năng tư duy, phân tích, phán đoán, khái quát hóa vấn đề. Rèn luyện khả năng ứng xử nhanh chóng, chính xác trước các tình huống bài toán đặt ra. Đồng thời tạo hứng thú học tập hơn khi những bài toán phức tạp được đơn giản hóa. Để làm tốt bài tập trắc nghiệm khách quan, học sinh cần nắm vững toàn bộ kiến thức Hoá học phổ thông, kiến thức liên môn bổ trợ như Toán học, Vật lí, Sinh học, … Mỗi một câu hỏi là một tình huống có vấn đề. Trước hết cần hướng dẫn học sinh phân tích, nhận dạng đề xem câu hỏi thuộc loại nào, định tính hay định lượng? Mức độ dễ hay khó? Chẳng hạn, ở mức độ học sinh biết các khái niệm, học sinh hiểu và giải thích được tính chất của chất, hiện tượng thí nghiệm…, học sinh vận dụng kiến thức đã biết để nhận biết các chất, tách các chất… Ở các câu hỏi định lượng, cần hướng dẫn học sinh phân tích các dữ kiện, đối chiếu với các phương án lựa chọn để áp dụng phương pháp thích hợp như áp dụng các định luật cơ bản của hóa học: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố…, hoặc các công thức thực nghiệm có thể vận dụng cho một dạng bài nhất định. Có như vậy các em mới giải nhanh và chính xác bài toán Hóa học để từ đó chọn được phương án đúng. Việc vận dụng phương pháp bảo toàn khối lượng giúp học sinh giải nhanh một số bài tập, đặc biệt là bài tập có xảy ra nhiều phương trình phản ứng, nhiều giai đoạn, nhiều ẩn số, thiếu dữ kiện hay đòi hỏi biện luận… II. 1. Thuận lợi Được sự quan tâm chỉ đạo và giúp đỡ của Ban giám hiệu nhà trường. Trong tổ chuyên môn có nhiều giáo viên có kinh nghiệm nên có điều kiện tham khảo và trao đổi với đồng nghiệp. Do sự phát triển của công nghệ thông tin nên việc trao đổi kiến thức, tìm hiểu thông tin diễn ra rất thuận lợi và nhanh chóng. Đa số học sinh có ý thức học tập, ham học hỏi để trang bị cho mình những kiến thức cần thiết để chuẩn bị cho tương lai. II. 2. Khó khăn Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi cũng không tránh khỏi những khó khăn nhất định: Trường ở vùng nông thôn, chất lượng đầu vào chưa cao nên chất lượng học sinh không đồng đều, còn nhiều em thiếu ý thức học tập và mất căn bản. Phương pháp học tập theo chuyên đề còn khá mới mẻ đối với giáo viên và học sinh. III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP Định luật bảo toàn khối lượng và các phương pháp giải bài tập trắc nghiệm Hóa học áp dụng được hầu hết ở mọi bài toán khác nhau. Đặc biệt là các bài toán về đơn chất Hidrocacbon, hỗn hợp nhiều Hidrocacbon tác dụng với Oxi (phản ứng cháy), phản ứng cộng Hidro, Brom, cộng HX (với X là Halogen, OH,...), KMnO4, phản ứng thế Halogen, bạc, phản ứng cracking. Dạng 1: Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon 1. Nhận xét về phản ứng đốt cháy hiđrocacbon
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị Trường THPT Bình Sơn
Mã số:
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN DẠNG VÀ GIẢI BÀI TẬP THEO CHUYÊN ĐỀ
Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN
Mô hình Đĩa CD (DVD) Phim ảnh Hiện vật khác
Năm học: 2014 - 2015
Trang 2SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
––––––––––––––––––
I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1 Họ và tên: NGUYỄN NHƯ HOÀNG
2 Ngày tháng năm sinh: 23 – 05 – 1980
3 Nam, nữ: Nam
4 Địa chỉ: Ấp 1 – Bình Sơn – Long Thành – Đồng Nai
5 Điện thoại DĐ: 0123 849 3679, Cơ quan: 0613 533 100
6 E-mail: hoangnguyen802011@gmail.com
7 Chức vụ: Giáo viên
8 Nhiệm vụ được giao: giảng dạy môn hóa học khối 10 và 11
9 Đơn vị công tác: Trường THPT Bình Sơn
II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Học vị cao nhất: Cử nhân
- Năm nhận bằng: 2011
- Chuyên ngành đào tạo: Hóa học
III KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy môn hóa học
- Số năm có kinh nghiệm: 4 năm
- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:
+ Phân dạng và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng - kết hợp một số phươngpháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học - Năm học 2013-2014: đã được tặngdanh hiệu chiến sĩ thi đua cơ sở năm học 2013-2014 theo quyết định số 522/QĐ-SGDĐT ngày 30/6/2014
BM02-LLKHSKKN
Trang 3TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: PHÂN DẠNG VÀ GIẢI BÀI TẬP THEO
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, do đó dạy và học hóa họckhông chỉ dừng lại ở việc truyền đạt và lĩnh hội kiến thức khoa học mà còn phảinâng cao tính thực tiễn của môn học: rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo thực hành, nângcao khả năng vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sản xuất Trong dạy học hóahọc, bài tập hóa học là nguồn quan trọng để các em học sinh thu nhận kiến thức,củng cố khắc sâu những lí thuyết đã học phát triển tư duy sáng tạo của học sinh,nâng cao năng lực nhận thức Tuy nhiên việc bố trí thời lượng trong làm bài chophần kiến thức, bài tập hóa học rất ít đặc biệt với các bài tập trắc nghiệm Hiện naycác bài tập trắc nghiệm hóa học rất đa dạng, đây là kho bài tập phong phú nhưngcũng gây không ít khó khăn cho học sinh, các em không thể tự nhận dạng và phântích bài toán theo hướng hợp lí Do vậy đa số học sinh hiện nay gặp rất nhiều khókhăn trong việc phân loại và tìm ra phương pháp giải phù hợp Theo yêu cầu của
ngành giáo dục về “Đổi mới cách dạy học và phương thức kiểm tra đánh giá chất
lượng học sinh trong dạy học hóa học ở trường THPT” theo đó các nội dung được
chia thành các chuyên đề có liên quan Mỗi nội dung không quy định số tiết chươngtrình mà chú trọng vào việc phân tích, tổng hợp kiến thức theo mỗi chuyên đề Nênhọc sinh cần nắm được bản chất vấn đề của đề bài để từ đó đưa ra phương pháp giảitối ưu nhất
Trong quá trình dạy học, tôi luôn hướng học sinh tới việc vận dụng vàkết hợp các phương pháp để giải nhanh phân dạng và theo chuyên đề, chính xác bàitập trắc nghiệm khách quan và bước đầu học sinh đã biết cách vận dụng vào việcgiải các bài tập một cách nhanh chóng và hiệu quả Trong phạm vi giới hạn của đềtài này tôi xin trình bày một số kĩ năng và phương pháp giải các bài tập trắc nghiệmhóa học theo chuyên để Hidrocacbon, dựa vào định luật bảo toàn khối lượng kết hợpmột số phương pháp giải nhanh bài tập hóa học như phương pháp sơ đồ đường chéo,
BM03-TMSKKN
Trang 4phương pháp bảo toàn số mol liên kết π , phương pháp lập tỉ lệ mol chất phản ứng,phương pháp bảo toàn nguyên tố,
II CỞ LÝ LUẬN THỰC TIỄN
Trong quá trình giảng dạy, tôi nhận thấy rằng các bài tập trắc nghiệm kháchquan giúp cho việc kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh một cách nhanh chóng,khách quan Giúp học sinh rèn luyện và phát triển khả năng tư duy, phân tích, phánđoán, khái quát hóa vấn đề Rèn luyện khả năng ứng xử nhanh chóng, chính xáctrước các tình huống bài toán đặt ra Đồng thời tạo hứng thú học tập hơn khi nhữngbài toán phức tạp được đơn giản hóa
Để làm tốt bài tập trắc nghiệm khách quan, học sinh cần nắm vững toàn bộkiến thức Hoá học phổ thông, kiến thức liên môn bổ trợ như Toán học, Vật lí, Sinhhọc, …
Mỗi một câu hỏi là một tình huống có vấn đề Trước hết cần hướng dẫn họcsinh phân tích, nhận dạng đề xem câu hỏi thuộc loại nào, định tính hay định lượng?Mức độ dễ hay khó? Chẳng hạn, ở mức độ học sinh biết các khái niệm, học sinhhiểu và giải thích được tính chất của chất, hiện tượng thí nghiệm…, học sinh vậndụng kiến thức đã biết để nhận biết các chất, tách các chất… Ở các câu hỏi địnhlượng, cần hướng dẫn học sinh phân tích các dữ kiện, đối chiếu với các phương ánlựa chọn để áp dụng phương pháp thích hợp như áp dụng các định luật cơ bản củahóa học: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố…, hoặc các công thức thựcnghiệm có thể vận dụng cho một dạng bài nhất định Có như vậy các em mới giảinhanh và chính xác bài toán Hóa học để từ đó chọn được phương án đúng Việc vậndụng phương pháp bảo toàn khối lượng giúp học sinh giải nhanh một số bài tập, đặcbiệt là bài tập có xảy ra nhiều phương trình phản ứng, nhiều giai đoạn, nhiều ẩn số,thiếu dữ kiện hay đòi hỏi biện luận…
II 1 Thuận lợi
Được sự quan tâm chỉ đạo và giúp đỡ của Ban giám hiệu nhà trường
Trong tổ chuyên môn có nhiều giáo viên có kinh nghiệm nên có điều kiệntham khảo và trao đổi với đồng nghiệp
Do sự phát triển của công nghệ thông tin nên việc trao đổi kiến thức, tìm hiểuthông tin diễn ra rất thuận lợi và nhanh chóng
Đa số học sinh có ý thức học tập, ham học hỏi để trang bị cho mình nhữngkiến thức cần thiết để chuẩn bị cho tương lai
II 2 Khó khăn
Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi cũng không tránh khỏi những khó khănnhất định:
Trang 5Trường ở vùng nông thôn, chất lượng đầu vào chưa cao nên chất lượng họcsinh không đồng đều, còn nhiều em thiếu ý thức học tập và mất căn bản.
Phương pháp học tập theo chuyên đề còn khá mới mẻ đối với giáo viên vàhọc sinh
III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP
Định luật bảo toàn khối lượng và các phương pháp giải bài tập trắc nghiệmHóa học áp dụng được hầu hết ở mọi bài toán khác nhau Đặc biệt là các bài toán vềđơn chất Hidrocacbon, hỗn hợp nhiều Hidrocacbon tác dụng với Oxi (phản ứngcháy), phản ứng cộng Hidro, Brom, cộng HX (với X là Halogen, -OH, ), KMnO4,phản ứng thế Halogen, bạc, phản ứng cracking
Dạng 1: Giải toán phản ứng đốt cháy hiđrocacbon
Tăng khi số nguyên tử C tăng ⇒ Dãy đồng đẳng metan (ankan)
Không đổi khi số nguyên tử C tăng ⇒ Dãy đồng đẳng anken (hay xicloankan)
Giảm khi số nguyên tử C tăng ⇒ hiđrocacbon chưa no có k ≥ 2 liên kết (hayvòng)
Từ hiệu số mol của sản phẩm đốt cháy hiđrocacbon A
Nếun H2O>n CO2⇒ A là ankan và n H2O – n CO2 = nA
Nếun H2O = n CO2⇒ A là anken (hay xicloankan)
Nếun H2O<n CO2⇒ A là ankin, ankađien hoặc aren Nếu A có mạch C hở ⇒ A làankin hay ankađien, lúc đó n CO2 – n H2O = nA
Trang 62 Hỗn hợp nhiều hiđrocacbon
a Cùng dãy đồng đẳng:
Chú ý công thức phân tử trung bình
Nếu đã biết dãy đồng đẳng:
Xét hỗn hợp X gồm 2 ankan:
CnH2n + 2: x mol và CmH2m + 2: y mol (với m > n)
Công thức phân tử trung bình: C´n H 2 ´n+ 2 : z mol, z = x + y
Trong đó: n=´ ∑n CO2
∑n X =
nx +my
x + y với 1 ≤ n ≤ n´ ≤ m
Xác định giá trị n´ và z ⇒ công thức phân tử và các đại lượng cần thiết
Nếu chưa biết dãy đồng đẳng
Xác định giá trị n´, m´ và z ⇒ công thức phân tử và các đại lượng cần thiết
b Hai hiđrocacbon mạch hở bất kì có số liên kết 𝛑 là k ≤ 2
Trang 7 1 anken + 1 ankin (ankađien)
1 ankan + 1 ankin (ankađien)(x mol) (y mol)
Số mol bất kì
x < y
Trường hợp riêng: nếu trong hỗn hợp nhiều hiđrocacbon mạch hở:
+ Số nguyên tử C trung bình: n´< 2, ví dụ n´ = 1,5 ⇒ một chất trong hỗn hợp là
CH4
+ Số nguyên tử H trung bình:m´< 4, ví dụ m´ = 3,5 và do số H chẵn ⇒ một chấttrong hỗn hợp là C2H2 hoặc C4H2 (HC ≡ C – C ≡ CH)
c Hai hiđrocacbon thuộc 2 dãy đồng đẳng khác nhau đã biết:
Ví dụ: Xét hỗn hợp X gồm 1 ankan:
CnH2n+2: x mol và 1 anken Cn’H2n’: y mol
Lập hệ thức liên hệ giữa n và n’ (đa số trường hợp có thể đi từ biểu thức tính sốmol CO2)
Dựa vào điều kiện của n và n’, biện luận suy ra giá trị n và n’ (có thể lập bảnggiá trị nhận xét)
Ví dụ: Hỗn hợp X đốt cháy thu được n CO2= 0,12 mol; với x = 0,02 mol, y = 0,03mol
+ liên tiếp: n’ = n + 1 (cần nhớ số nguyên tử H: m’ = m + 2)
+ hơn kém nhau a nguyên tử C: n’ = n + a
(số nguyên tử H: m’ = m + 2a)
+ cách nhau a chất: n’ = n + (a + 1)
Hiđrocacbon không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ
Trang 8Bài tập mẫu:
Ví dụ 1: Khi đốt cháy hoàn toàn 1,12 lít khí một ankan X thu được 4,48 lít khí CO2
(các thể tích khí được đo ở đktc) Công thức phân tử của X là trường hợp nào sauđây?
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS viết một phương trình tổng quát của ankan và tính số mol
ankan và số mol CO2 từ đó lập tỉ lệ suy ra số cacbon và suy ra công thức phân tử
Ví dụ 3: Khi đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít một hiđrocacbon X mạch hở thu được 6,72
lít khí CO2 ( các khí được đo ở đktc) và 5,4 gam H2O Công thức phân tử của X là
Hướng dẫn giải:
Trang 9Ví dụ 4: Khi đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A mạch hở, thu được 2,24 lít khí
CO2 ( khí được đo ở đktc) và 0,9 gam H2O Công thức phân tử của A là trường hợpnào sau đây?
Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng
đẳng được 2,688 lít CO2 (ở đktc) và 3,06 gam H2O Công thức phân tử của haiankan là
A CH4 và C2H6 B C2H6 và C3H8 C C2H4 và C3H6 D C3H8 và C4H8
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS đặt công thức trung bình của 2 ankan và viết một phương trình
tổng quát của 2 ankan và tính số mol H2O và số mol CO2 từ đó lập tỉ lệ suy ra sốcacbon trung bình và suy ra công thức phân tử 2 ankan
HS: n CO2= 0,12 mol, n H2O= 0,17 mol,
Do 2 ankan đồng đẳng Gọi công thức chung là C´n H 2 ´n+ 2( n > 1)
Phương trình phản ứng cháy:
C´n H 2 ´n+ 2 + (3 ´n+12 )O2 → n´CO2 + (n´ + 1)H2O
Trang 10Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp ở
thể khí thu được CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ 1 : 1,6 về thể tích (các thể tích trong cùngđiều kiện nhiệt độ, áp suất) Vậy 2 hiđrocacbon là:
Ví dụ 7: Đốt cháy hoàn toàn a mol hỗn hợp X gồm hai ankan là chất khí ở điều
kiện thường cần dùng vừa hết 3a mol O2 Công thức phân tử của hai ankan là
n
)O2→ n CO2+ ( n +1)H2O
a mol 3a mol
n
Trang 11Ví dụ 9: (ĐH khối B - 2014) Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một
ankan và một anken, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O Phần trăm số mol củaanken trong X là
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp gồm một ankan và một anken
⇒ n H2O – n CO2 = nankan = 0,4 - 0,35 = 0,05 mol ⇒ nanken = 0,2 - 0,05 = 0,15 mol
Trang 12Ví dụ 10: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu
được số mol CO2 bằng số mol H2O Thành phần trăm số mol của X , Y trong hỗnhợp lần lượt là
A 75% và 25% B 50%và 50% C 25% và 75% D 36% và 65%.
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS Do hỗn hợp gồm một ankan và một ankin và thu được mol
CO2 bằng số mol H2O nên yêu cầu HS viết phương trình tổng quát áp dụng làm bài
Ví dụ 11: (CĐ2010–Khối A) Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp gồm hai
hiđrocacbon X và Y (MY> MX), thu được 11,2 lít khí CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O.Công thức của X là
Ví dụ 12: (ĐH 2007 – Khối A) Ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng
đẳng, trong đó khối lượng phân tử Z gấp đôi khối lượng phân tử X Đốt cháy 0,1mol chất Y, sản phẩm khí hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 (dư), thu được
số gam kết tủa là (cho H = 1, C = 12, O = 16, Ca = 40)
Trang 13A 30 B 10 C 20 D 40.
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS vì ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng
nên gọi công thức phân tử của X làCxHy⇒công thức phân tử của Z là CxHy(CH2)2 vàtheo đề ra ta có:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
HS: Áp dụng viết phương trình phản ứng cháy và dựa vào dữ kiện đề bài tìm
y⇒ khối lượng của CO2 và H2O
Trang 14Ví dụ 14: (ĐH khối B 2011) Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và
vinylaxetilen có tỉ khối so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồihấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượngbình tăng thêm m gam Giá trị của m là:
A 5,85 gam B 3,39 gam C 6,6 gam D 7,3 gam
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS tương tự ví dụ 11 vì Hỗn hợp X gồm etilen, metan, propin và
vinylaxetilen ⇒công thức phân tử chung của X là C H x 4
A C2H6 B C2H4 C CH4 D C3H8
Hướng dẫn giải:
GV: Hướng dẫn HS tương tự ví dụ 11,12 vì hỗn hợp khí gồm C2H2 và hiđrocacbon
X và Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí sinh ra 2 lít khí CO2 và 2 lít hơi H2O
HS: Gọi công thức phân tử chung của X là C H x y
Số nguyên tử C trung bình của hỗn hợp khí =
2 1
CO C hhkhi
V n V
H O H
hhkhi
V n V
⇒Số nguyên tử H của C2H2 = 2 <n H
= 4< Số nguyên tử H của X ⇒ y = 6
Trang 15Ví dụ 17: (CĐ 2007 – Khối A) Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm
metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích),thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước Thể tích không khí (ở đktc) nhỏnhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là
A 70,0 lít B 78,4 lít C 84,0 lít D 56,0 lít
Hướng dẫn giải:
Cách 1 GV: Hướng dẫn HS do hỗn hợp khí gồm metan, etan, propan là các
hiđrocacbon mà khi đốt cháy một hiđrocacbon bất kì luôn có
Trang 16Ví dụ 18: Đốt cháy hoàn toàn V lít một hidrocacbon X trong bình kín có dư oxi thu
được 4V lít khí CO2 ở cùng điều kiện Biết Pđầu = Psau (đo ở 1500C) Công thức phân
Do sau phản ứng nhiệt độ là 1500C nên H2O đang ở thể hơi
Mặt khác: Pđầu = Psau => nđầu = nsau
Ví dụ 19: Nung nóng hỗn hợp X (dạng hơi và khí) gồm 0.1 mol benzen, 0.2 mol
toluen, 0.3 mol stiren và 1.4 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni) Hỗn hợp sauphản ứng đem đốt cháy hoàn toàn, rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựngnước vôi trong dư Khối lượng bình đựng nước vôi tăng lên là:
Trang 17Hướng dẫn giải:
GV hướng dẫn HS áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để làm bài
Học sinh làm bài theo sự hướng dẫn của giáo viên
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mhh sau phản ứng = mhh X
=> Đốt cháy hỗn hợp sau khi nung nóng cũng giống như đốt cháy hỗn hợp X
Trang 18+ Mỗi nguyên tố C hoặc H, đều có khối lượng (số mol cũng vậy) bằng nhau trong hỗnhợp X và Y.
+ Số mol các hiđrocacbon trong X và Y bằng nhau
Đốt cháy hỗn hợp X hoặc Y đều tạo thành số mol CO2 bằng nhau, số mol H2Obằng nhau, số mol O2 cần cũng bằng nhau
2 Phản ứng cộng Br 2 :
Cho hiđrocacbon chưa no A qua dung dịch Br2:
Dung dịch phai màu: Br2 dư (hiđrocacbon hết)
Dung dịch mất màu: có thể Br2 thiếu và hiđrocacbon còn dư
Khối lượng bình Br2 tăng = mA đã phản ứng
Bảo toàn khối lượng: mA + m Br2phản ứng= msản phẩm
Ví dụ 20: Dẫn 0,42 gam khí A một anken tác dụng hết với dung dịch brom (dư) thì
khối lượng brom phản ứng là 1,6 gam Công thức phân tử của anken A là
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS gọi CTTQ anken A và viết phương trình phản ứng tổng quát
của anken với dung dịch brom, tính số mol brom phản ứng suy ra số mol ankenphản ứng ⇒ anken
Trang 19=> Đáp án D
Ví dụ 21: Dẫn 4,48 lít(đkc) hỗn hợp hiđrocacbon thuộc đồng đẳng anken và khí H2
qua bình đựng Ni xúc tác ; nung nóng sau phản ứng thể tích còn 2,24 lít (đkc) mộthiđrocác bon duy nhất Phần trăm thể tích của H2 trong hỗn hợp là:
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS gọi CTTQ anken A và viết phương trình phản ứng tổng quát
của anken với H2 Từ phương trình suy ra thể tích khí giảm
HS: CnH2n + H2 to CnH2n+2
2, 24.100Vgiam V 4, 48 2, 24 2, 24 l t% V 50%
Ví dụ 23: (CĐ 2009 – Khối A )Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He
là 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5.Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là
Hướng dẫn giải
Trang 20Giáo viên: Hướng dẫn HS viết một phương trình tổng quát
Phản ứng: a a a( mol)
Cân bằng: (1-a) (1-a) a (mol)
Áp dụng quy tắc đường chéo
C H H
n n
Giáo viên: Có thể hướng dẫn học sinh làm trực tiếp bảo toàn khối lượng theo không
cần đặt ẩn số: Do tỉ lệ mol C2H4 là 1mol và H2 là 1 mol
Trang 21Ví dụ 24: (ĐH khối A - 2014) Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4 và0,3 mol H2 Đun nóng X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y
có tỉ khối so với H2 bằng 11 Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dungdịch Giá trị của a là
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính số mol khí giảm
chính là số mol H2 đã phản ứng và tính tổng số mol của liên kết của C2H2 và C2H4
Mhh khí = 8.2 = 16, gọi a là số mol của C2H2 và H2
Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
Trang 22mX = 10,8 + 16.0,2 = 14 gam 26a + 2a = 14 ⇒ a = 0,5 mol
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y cũng như đốt hỗn hợp X
Ví dụ 27: (CĐ 2007 – Khối A )Cho hỗn hợp hai anken đồng đẳng kế tiếp nhau tác
dụng với nước (có H2SO4 làm xúc tác) thu được hỗn hợp Z gồm hai rượu (ancol) X
và Y Đốt cháy hoàn toàn 1,06 gam hỗn hợp Z sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩmcháy vào 2 lít dung dịch NaOH 0,1M thu được dung dịch T trong đó nồng độ củaNaOH bằng 0,05M Công thức cấu tạo thu gọn của X và Y là:
A C2H5OH và C3H7OH B C3H7OH và C4H9OH
C C2H5OH và C4H9OH D C4H9OH và C5H11OH
Hướng dẫn giải
Trang 23GV: Hướng dẫn HS viết phương trình phản ứng, sơ đồ phản ứng và áp dụng dữ kiện
làm bài
HS: Áp dụng làm
Ta có nNaOH ban đầu = 0,1.2 = 0,2 mol, nNaOH phản ứng = 0,2-0,05.2 = 0,1mol
Do số mol NaOH dư nên tạo một muối trung hòa khi hấp thụ CO2
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
Ví dụ 28: (ĐH 2007 – Khối A) Một hiđrocacbon X cộng hợp với axit HCl theo tỉ lệ
mol 1:1 tạo sản phẩm có thành phần khối lượng clo là 45,223% Công thức phân tửcủa X là (cho H = 1, C = 12, Cl = 35,5)
A C3H4 B C3H6 C C2H4 D C4H8
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS tóm tắt sơ đồ phản ứng
Dạng 3: Giải toán phản ứng nhiệt phân, phản ứng crackinh
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác thích hợp có thể xảy ra nhiều loạiphản ứng crackinh
Ankan t o ankan + anken
Ankan t o anken + H2
Trang 24 Vì hàm lượng C và H trong Y và X là như nhau nên bài toán đốt cháy hỗn hợp
Y được quy về đốt cháy hỗn hợp X (đơn giản hơn)
Bài tập mẫu
Ví dụ 29: Crackinh C4H10 được hỗn hợp X gồm CH4, C3H6, C2H6, C2H4, H2 C4H8 và
C4H10 dư Có Mx = 36,25 đvC Hiệu suất phản ứng Crackinh là
Giáo viên: Nếu học sinh viết phương trình phân tử, sau đó đặt ẩn, lập hệ phương
trình theo cách giải thông thường thì mất nhiều thời gian và không đủ dữ kiện đểgiải
Giáo viên: Hướng dẫn học sinh viết một sơ đồ phương trình tổng quát
Trang 25Giáo viên chứng minh công thức (*) cho học sinh:
Gọi x là số mol của C4H10 ban đầu,
a là số mol của C4H10 phản ứng với a = a1+ a2+ a3
nX = 2 (a1 + a2 + a3) + x – a = x + a (mol)
nX - nban đầu = x + a - x = a (mol)
Trang 264 10 4 10
4 10
4 10
1,6 1 0,60,6.100
Ví dụ 30: Crackinh 560 lít C4H10 thu được 1010 lít hỗn hợp khí X khác nhau Biết
các thể tích khí đều đo ở đktc Thể tích (lít) C4H10 chưa bị crackinh là:
Hướng dẫn giải Giáo viên: Hướng dẫn học sinh viết một sơ đồ phương trình tổng quát, làm tương tự
ví dụ1
C4H10
crackinh
hỗn hợp X gồm (CH4, C3H6, C2H6, C2H4, H2 và C4H10 dư)
Dựa vào hệ số cân bằng của phản ứng cracking, ta thấy: thể tích (hay số mol) khí
tăng sau phản ứng đúng bằng thể tích (hay số mol) ankan đã tham gia cracking
Ví dụ 31: (ĐH khối B 2011) Cho butan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được hỗn
hợp X gồm C4H10, C4H8, C4H6, H2 Tỉ khối của X so với butan là 0,4 Nếu cho 0,6mol X vào dung dịch brom (dư) thì số mol brom tối đa phản ứng là
A 0,48 mol B 0,36 mol C 0,60 mol D 0,24 mol
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS vận dụng ví dụ 1,2 để làm ví dụ 3
HS: Vận dụng làm viết phương trình tổng quát hoặc viết đầy đủ phản ứng
Trang 27Dạng 4: Giải toán phản ứng thế của hiđrocacbon
1 Phản ứng thế ion kim loại của hiđrocacbon có nối ba đầu mạch
Cho một hiđrocacbon A mạch hở bất kì qua dung dịch Ag2O/NH3 hayAg(NH3)2OH dư, có kết tủa tạo thành, phương trình phản ứng tổng quát:
2CxHy + tAg2O NH t3 ,o
2CxHy–tAgt ↓ + tH2O hay CxHy + tAgNO3 + tNH3
+ Độ tăng khối lượng bình = mA
+ m↓ = mA + 107t.a với t là số nguyên tử H liên kết với C≡C và a là số mol của A.+ Nếu A là ankin thì y = 2x–2 và t ≤ 2
Nếu thu lấy kết tủa cho tác dụng với dung dịch axit, sẽ tái tạo lại hiđrocacbonban đầu
Ví dụ: AgC ≡ CAg + 2HCl ⟶ HC ≡ CH + 2AgCl ↓
Cho hỗn hợp 2 hiđrocacbon qua dung dịch Ag2O/NH3 có kết tủa, nhưng cũng có
thể có 2 trường hợp, hoặc chỉ 1 hiđrocacbonhoặc cả 2 hiđrocacbon đều phản ứng
Trang 28 Một ankan CnH2n+2 tác dụng với Cl2 có thể tạo ra nhiều sản phẩm thế CnH2n+1Cl,
CnH2nCl2 , Hỗn hợp khí còn lại gồm HCl, Cl2 dư và ankan dư (nếu sản phẩm khônghết) và sản phẩm thế thường ở thể lỏng (ở đktc) Nếu cho hỗn hợp khí này đi quadung dịch bazơ dư thì HCl, Cl2 bị giữ lại, chỉ còn ankan thoát ra
Ví dụ 32: (CĐ 2008 – Khối A) Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được
0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O Khi X tác dụng với khí clo (theo tỉ lệ số mol 1:1)thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất Tên gọi của X là
C 2,2-Đimetylpropan D 2-Metylpropan.
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS viết phương trình phản ứng áp dụng tương tự
Viết các cấu tạo của C5H12⇒2,2-đimetylpropan vì khi X tác dụng với khí clo (theo tỉ
lệ số mol 1:1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất
⇒Đáp án C
Ví dụ 33: Cho 13,8 gam chất hữu cơ X có công thức phân tử C7H8 tác dụng với mộtlượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 45,9 gam kết tủa X có bao nhiêuđồng phân cấu tạo thỏa mãn tính chất trên?
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS viết phương trình phản ứng và áp dụng dữ kiện làm bài
Trang 29HS: Áp dụng làm
Ta có: n C7H8= 13,8
92 =¿ 0,15 molPhản ứng: C7H8 + xAgNO3 + xNH3
Ví dụ 34: (ĐH khối A - 2014) Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin Cho a mol X
tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 17,64 gam kết tủa.Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,34 mol H2 Giá trị của a là
Hướng dẫn giải GV: Hướng dẫn HS áp dụng dữ kiện tính số mol kết tủa suy ra mol propin và từ số
mol H2 suy ra tổng mol liên kết làm bài
Ví dụ 35: (ĐH khối B - 2014) Một bình kín chỉ chứa các chất sau: axetilen (0,5
mol), vinylaxetilen (0,4 mol), hiđro (0,65 mol) và một ít bột niken Nung nóng bìnhmột thời gian, thu được hồn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 19,5 Khí X phảnứng vừa đủ với 0,7 mol AgNO3 trong dung dịch NH3, thu được m gam kết tủa và10,08 lít hỗn hợp khí Y (đktc) Khí Y phản ứng tối đa với 0,55 mol Br2 trong dungdịch Giá trị của m là
Hướng dẫn giải
Trang 30GV: Hướng dẫn HS áp dụng dữ kiện áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng và
=>H2 ph n ng h t => h n h p X có hai tr ng h p ản ứng hết => hỗn hợp X có hai trường hợp ứng hết => hỗn hợp X có hai trường hợp ết => hỗn hợp X có hai trường hợp ỗn hợp X có hai trường hợp ợp X có hai trường hợp ường hợp ợp X có hai trường hợp
Tr ng h p 1: ường hợp ợp X có hai trường hợp
Ví dụ 36: Cho 19,5 gam benzen tác dụng với 48 gam brom lỏng, có bột sắt làm xúc
tác, thu được 27,475 gam brom benzen Hiệu xuất của phản ứng brom hóa là:
GV: Hướng dẫn HS áp dụng dữ kiện đề bài so sánh số mol mỗi chất, viết phương
trình phản ứng suy ra hiệu suất
Trang 31Dạng 5: Giải toán về phản ứng điều chế polime
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
quy tắc tam xuất để làm bài